水-温作用下沥青混合料疲劳性能分析

针对我国南方湿热多雨的气候条件,采用冻融循环的试验方法模拟湿热地区沥青混合料的水-温作用,通过CRT-NUl4气动伺服沥青材料试验机对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混合料进行间接拉伸疲劳试验,得到不同水-温条件下的疲劳曲线和疲劳方程,并从疲劳寿命、力学性能、疲劳特征参数和疲劳破坏特征4个方面分析水-温作用下沥青混合料的疲劳规律.研究结果表明:不同水-温条件下沥青混合料的应力与疲劳寿命在双对数坐标中均呈良好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;水作用和温度升高对沥青混凝土的疲劳寿命和力学性能影响显著,可使混合料的抗疲劳特性大幅衰减;水-温作用下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土处于水-温作用的合理性.     

沥青混合料高温稳定性影响因素试验分析

设计了不同级配类型的沥青混合料,通过车辙试验和单轴静载蠕变试验,研究了交通荷载、环境温度、材料类型和水作用（高温浸水和冻融循环）对沥青混合料高温稳定性能的影响.试验结果表明,荷载和环境温度对沥青混合料的高温稳定性具有明显的影响.由于沥青混合料的粘性,随着荷载的增加和温度的升高,沥青混合料的动稳定度呈幂指数关系减小.中间级配（玄AC13-2、石AC20-5）的沥青混合料高温稳定性较好;细级配的沥青混合料高温稳定性最差;大粒径沥青混合料高温稳定性能优于小粒径沥青混合料.水的作用严重削弱了沥青混合料高温稳定性能,而冻融循环的影响要远远大于高温浸水.并且Burgers模型可用于表征沥青混合料水损害前后蠕变性能,且其粘弹性参数均受到水作用的不同程度影响,水作用对沥青混合料抗高温变形能力极为不利.     

冻融循环-动水冲刷对间断级配沥青混合料特性参数影响

沥青路面在水、温和荷载长期作用下服役寿命明显降低.为探寻沥青混合料路用性能衰减规律,本文自主研发了沥青混合料动水冲刷模拟试验装置,对沥青混合料马歇尔试件开展多次冻融循环-动水冲刷循环作用,分析了沥青混合料特性参数变化规律,结合CT切片扫描,探寻了沥青混合料内部结构变化规律.结果表明：在冻融循环-动水冲刷循环前期,各特性参数都呈现出较快的增长或衰减;在外加动力水压作用下,沥青混合料内部吸水量会逐渐增加至饱水状态,沥青混合料试件内部的微开口孔隙会发生结构与形态的变化;经12次冻融循环-动水冲刷循环,沥青混合料的劈裂强度降幅高达65.44%.研究结果为深入了解沥青路面水损害机理提供了理论基础.     

温拌再生沥青混合料性能的试验研究

温拌再生是将沥青路面温拌技术与再生技术结合起来,从而大幅提高了再生沥青混合料中废旧沥青路面材料(RAP)的添加比例,高效利用了废旧沥青路面材料。通过对比研究温拌再生沥青混合料与热拌再生沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性及疲劳性能,探讨通过温拌技术提高再生混合料中RAP添加比例的可行性。试验结果表明,温拌再生沥青混合料疲劳性能、低温性能优于热拌再生沥青混合料,而水稳定性与高温性能与热拌再生沥青混合料相当,采用温拌再生技术可以大幅提高再生混合料中RAP的添加比例。     

水作用对沥青混合料疲劳性能影响试验

为了便于高温潮湿多雨地区和季节性冰冻地区选用合适的水处理方式评价沥青混合料水稳定性,设计制备了3种级配、4种空隙率的AC-13沥青混合料,通过间接拉伸疲劳试验,研究了不同水作用方式(高温浸水和冻融循环)对它们疲劳性能的影响。试验结果表明,水作用会明显降低沥青混合料的疲劳性能,并且冻融循环的不利影响更为严重;细集料多、空隙率小的沥青混合料的疲劳性能较好,其疲劳寿命对荷载应力也更为敏感。设计和施工时应保证沥青混合料空隙率在4%~5%之间,以降低水作用对沥青混合料疲劳性能的影响程度。同时,评价了水作用对Superpave级配禁区上下方的沥青混合料疲劳性能的影响,并探讨分析了高温浸水和冻融循环影响不同空隙率的沥青混合料疲劳性能的作用机制。     

水-温耦合作用对高模量沥青混合料性能的影响

为研究RA,PR.M和BRA 3种高黏剂对沥青混合料路用性能的影响,对水-温耦合作用下的工程上常用的AC-13C和AC-20C两种密级配沥青混合料展开了研究.从矿料级配类型、高黏剂、含水率、试验温度等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙性能、抗疲劳性能进行了研究.结果表明:当级配类型相同时,高黏剂的种类及掺量对沥青混合料最...     

水位对沥青混合料水稳定性的影响

沥青路面的水损坏是路面早期破坏现象之一,它的出现严重地影响了沥青路面的耐久性和使用寿命。通过室内模拟试验来研究水位对沥青混合料水稳定性的影响,同时对掺加熟石灰抗剥离剂的改善效果加以评价。试验结果表明,水位、沥青混合料试件的厚度以及加载时间对沥青混合料的水稳定性有着显著的影响,沥青混合料掺加熟石灰后其抗水害性得到明显提高。     

冻融循环对高寒地区沥青混合料弯拉性能的影响

为准确地评价冻融循环作用对高原寒冷地区沥青路面的服务水平和使用寿命影响,在沥青混合料冻融循环弯曲试验的基础上,分析了冻融循环次数对混合料弯拉性能的影响,利用指数模型进行了拟合;应用方差分析检验了冻融循环影响的显著性;采用损失率模型,通过Logistic模型评价了混合料在冻融作用下的衰减特性.结果表明:沥青混合料的弯拉强度、弯拉应变随冻融循环次数的增加呈减小趋势,初期冻融循环作用下混合料性能衰减较快,经历15~21次冻融循环后弯拉性能衰减趋于平缓.方差分析表明:冻融循环对混合料的弯拉性能影响显著;弯拉性能损失模型较好地反映了冻融循环作用的影响.     

旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响分析

为了研究旧料掺量对温拌再生沥青混合料耐久性的影响,采用冻融劈裂与水损坏敏感试验(MIST)研究混合料抗水损害性能,采用半圆弯曲试验研究混合料抗裂性能,采用标准贯入试验(SPT)研究混合料动态模型变化趋势。结果表明:随着回收沥青路面材料(RAP)含量的增加,水处理后沥青混合料弹性模量比逐渐提高,水对弹性模量的衰减程度影响相对较低;混合料破坏时的耗散徐变应变能DCSEf先增加后减少,温拌再生沥青混合料中存在一个最佳的RAP含量;旧料的增加在一定程度上降低了沥青混合料的抗开裂能力,使混合料向脆化方向发展,当旧料掺量达到一定水平后,再生沥青混凝土的抗裂性能将不再降低;同等条件下,RAP掺量越大,再生混合料动态模量越大,混合料表现出更多的刚性,更趋于脆性,随着试验温度的提升,温拌再生沥青混合料的动态模量更多地显现出黏弹性特征;相同RAP含量时,热再生沥青混合料浸水后抗变形能力、抗裂能力及动态模量均高于同等条件下的温拌再生混合料;热再生条件下能融化RAP料表面旧沥青的数量比温拌条件时多,使混合料更密实,其体积特征的变化带来了性能的差异。     

玄武岩纤维在沥青路面中的应用研究

为了评价玄武岩纤维沥青混合料的路用性能,对玄武岩纤维的掺入改善混合料路用性能展开了研究.通过室内相关试验,在SMA-13沥青玛蹄脂混合料中掺入玄武岩纤维,主要对沥青混合料配合比设计、高温稳定性、低温抗开裂能力以及水稳定性等路用性能展开研究.结果表明,在最佳纤维掺量时,玄武岩纤维混合料的高温稳定性明显优于木质素纤维混合料;玄武岩纤维的加入对混合料低温抗开裂能力有显著增强作用,可以延缓沥青路面破坏变形的发生速率,改善水-温冻融循环对混合料损伤程度,提高沥青路面抗水毁破坏的能力;最终确定,玄武岩纤维最佳用量为0.3%,纤维最佳长度6 mm.     

温拌沥青混合料浸水多轮车辙试验

由于温拌沥青混合科的施工温度低,矿料内部的水分蒸发速度慢,混合料存在水损害隐患.应用美国进口的多轮旋转加载轮辙仪,通过高温浸水车辙试验,研究沮拌沥青混合科的抗水损害性能及其影响因素.结果表明,在温拌SMA - 13混合料中掺加一定量的集科改性剂,明显提高了温拌混合科在高温下的抗水损害性能.所得结果对减少温拌沥青混合料的早期病害具有重要的指导意义.     

细集料泥土含量对沥青混合料水稳定性的影响

通过水稳定性试验，研究细集料泥土含量对沥青混合料水稳定性的影响，试验结果表明：细集料中泥土质量分数与泥土塑性指数对沥青混合料水稳定性影响显著；细集料泥土质量分数的临界值为2％，当超过2％时会明显降低混合料的抗水损害能力；随着细集料中泥土质量分数的增加与塑性指数的提高，沥青混合料水敏感性增强．通过使用沥青对细集料进行预处理和添加消石灰可以解决细集料泥土污染的问题．     

玻璃纤维改性相变沥青混合料路用性能

为研究玻璃纤维对聚乙二醇(PEG)沥青混合料性能的增强效果,探究玻璃纤维掺量对其性能的影响规律,通过车辙试验、半圆弯拉试验、冻融劈裂试验研究了玻璃纤维PEG沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,并利用室外调温试验研究掺加玻璃纤维前后PEG在沥青混合料中的降温效果。结果表明:玻璃纤维掺量为0.2%时,PEG沥青混合料的高温稳定性较好,动稳定度比未掺时高51%;玻璃纤维对混合料低温性能、水稳定性有影响,但效果不明显;玻璃纤维几乎不会影响PEG对沥青混合料的降温效果。可见玻璃纤维能显著提高PEG沥青混合料的高温稳定性且不会破坏PEG材料的调温性能。     

基于统计学的再生沥青混合料疲劳性能试验研究

为研究再生沥青混合料(reclaimed asphalt pavement,RAP)掺量、温度、行车速度、车辆轴重对再生沥青路面疲劳寿命的影响,通过开展多因素(RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变)多水平的再生沥青混合料小梁四点弯曲疲劳试验,采用统计学方法分析了RAP掺量、试验温度、加载频率、控制应变对再生沥青混合料疲劳寿命与疲劳方程的关系,并改进了疲劳方程.结果表明:RAP掺量、控制应变、加载频率、试验温度对疲劳寿命影响的显著性较高,但RAP掺量与其他三因素的交互效应显著性不明显;四因素对再生沥青混合料疲劳寿命的影响程度为控制应变>试验温度>RAP掺量>加载频率;佩尔疲劳模型适用于再生沥青混合料疲劳寿命研究,此模型中的系数与RAP掺量、试验温度、加载频率相关度较高,此三因素可通过非线性拟合引入疲劳模型,且改进后的疲劳模型可靠度较高.     

彩色沥青混合料的设计及路用性能的影响因素

为了分析胶结料、颜料对彩色沥青混合料路用性能的影响,基于4组分(基础油、树脂、脱色剂、改性剂)的原材料,掺入不同颜色(红色、黄色、绿色、蓝色)的无机颜料,制备出4种彩色胶结料Cb-a、Cb-b、Cb-c、Cb-d,提出料粉比概念,设计出4种彩色沥青混合料CAM-A、CAM-B、CAM-C、CAM-D.通过车辙试验、弯曲蠕变试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,分别对4种彩色沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性进行评价.试验表明:4种颜色下的彩色沥青混合料性能指标均满足技术要求.颜料的加入对彩色沥青混合料的高温性能、水稳定性有提高作用,对低温性能提升幅度不明显,可通过改善胶结料的软化点、延度、黏度等指标,合理选择颜料的系列及其粒径大小来提高彩色沥青混合料的路用性能.     

玄武岩纤维在沥青混合料中的作用机理

玄武岩纤维具有较高的强度和弹性模量,与沥青和集料有较好的亲和力,在混合料中分散性好。为分析其在沥青混合料中的作用机理,对玄武岩纤维沥青胶结料进行动态剪切流变（DSR）试验和表观粘度试验,并利用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价纤维对沥青混合料水稳定性的改善效果,采用动态蠕变试验及车辙试验研究纤维对混合料高温抗剪切性能的提高作用。试验结果表明：在SBS原沥青中加入玄武岩纤维后,纤维胶浆的抗车辙因子值得到显著提高,其表观粘度曲线随着玄武岩纤维掺量的增加呈上升趋势;玄武岩纤维沥青混合料的稳定度和浸水马歇尔稳定度值明显增大,且随着纤维掺量的增加而递增;玄武岩纤维的加入显著提高了动态蠕变试验沥青混合料的流变次数,其对混合料动稳定度有明显的增强作用。     

乳化沥青微表处混合料耐久性研究

为了分析乳化沥青微表处混合料耐久性影响因素,采用湿轮磨耗试验分析了乳化沥青含量、水泥用量与含水率对不同配比混合料磨耗性能的影响作用,并对影响因素显著性进行了方差分析.确定了混合料耐久性随各影响因素的变化规律.基于磨耗性能提出了乳化沥青微表处混合料的最佳沥青用量、水泥用量及含水率.结果表明,在试验选用的配比条件下,沥青含量为6.5％、水泥用量为1.5％、含水率为9％时,微表处混合料抗磨耗性能最优.